Permukaan yang dapat diprogram berbasis graphene memajukan pencitraan terahertz dan komunikasi 6G
Para peneliti di National Graphene Institute University of Manchester telah memperkenalkan kelas baru dari permukaan cerdas yang dapat dikonfigurasi ulang yang mampu membentuk terahertz (THz) dan gelombang milimeter (MM) secara dinamis. Detail dalam makalah yang diterbitkan di Komunikasi Alam terobosan ini mengatasi hambatan teknologi lama dan dapat membuka jalan bagi teknologi nirkabel 6G generasi berikutnya dan sistem pencitraan non-invasif.
Terobosan berpusat di sekitar modulator cahaya spasial yang aktif, permukaan dengan lebih dari 300.000 piksel panjang gelombang yang mampu memanipulasi cahaya THz di kedua transmisi dan refleksi. Tidak seperti modulator sebelumnya, yang terbatas pada demonstrasi skala kecil, tim Manchester terintegrasi modulator THZ berbasis graphene dengan array transistor film tipis (TFT) area besar, memungkinkan kontrol berkecepatan tinggi, yang dapat diprogram atas amplitudo dan fase cahaya THZ di seluruh area yang luas.
Profesor Coskun Kocabas, Profesor Bahan Perangkat 2D di University of Manchester, berkomentar, “Kami telah mengembangkan metode baru untuk secara dinamis mengontrol gelombang THz pada skala dan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dengan mengintegrasikan optoelektronika graphene dengan teknologi tampilan TFT canggih, sekarang dapat mengkonfigurasi ulang gelombang kompleks THZ dalam waktu nyata.”
Penelitian ini menunjukkan berbagai kemampuan, termasuk pola transmisi THZ yang dapat diprogram, kemudi balok, holografi skala greyscale, dan kamera THZ pixel tunggal bukti konsep. Fungsi-fungsi ini dimungkinkan melalui gating graphene elektrostatik yang disesuaikan, bahan yang dikenal karena sifat listrik dan optiknya yang unik pada frekuensi THZ.
Rekan penulis Dr M. mengatakan Ergoktas, yang sekarang menjadi dosen di University of Bath, menambahkan, “Perangkat kami beroperasi dengan menyesuaikan kepadatan muatan lokal pada lembar graphene kontinu, memungkinkan untuk kontrol tingkat piksel tanpa perlu pola graphene. Arsitektur ini memungkinkan untuk fabrikasi yang dapat diskalakan menggunakan backplan tampilan komersial.”
Arsitektur perangkat tim juga mendukung kemudi balok dinamis dan generasi balok THZ terstruktur yang membawa momentum sudut orbital, fitur utama untuk sistem komunikasi THZ tingkat lanjut. Salah satu demonstrasi yang mencolok menunjukkan bagaimana pola difraksi “garpu” biner menghasilkan balok berbentuk donat dengan urutan vortex yang dapat merdu, berguna dalam transmisi data multiplex dan pembentukan balok.
Di luar komunikasi, para peneliti memamerkan kamera THZ piksel tunggal yang mampu mencitrakan objek logam yang disembunyikan, mewakili kemajuan yang signifikan untuk inspeksi non-invasif dalam keamanan, pemantauan industri, dan diagnostik medis. Pendekatan ini menggunakan algoritma penginderaan tekan untuk merekonstruksi gambar dari pola THZ yang dimodulasi, menyoroti fleksibilitas platform yang dapat diprogram.
“Sampai sekarang, modulator THZ telah berjuang dengan skala dan kecepatan,” kata Kocabas. “Dengan memanfaatkan teknologi tampilan, kami menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk membawa bidang ini dari demonstrasi skala lab ke aplikasi dunia nyata.”
Arah masa depan
Para penulis menunjukkan bahwa langkah -langkah selanjutnya melibatkan peningkatan kecepatan modulasi dan memperluas sistem ini untuk beroperasi dalam mode refleksi untuk pencitraan spektroskopi penuh. Pekerjaan di masa depan juga dapat fokus pada mengintegrasikan platform ini dengan sistem beamforming canggih dan teknologi nirkabel 6G generasi berikutnya.
National Graphene Institute (NGI) adalah graphene terkemuka dunia dan pusat material 2D, difokuskan pada penelitian mendasar. Berbasis di University of Manchester, di mana Graphene pertama kali diisolasi pada tahun 2004 oleh profesor Sir Andre Geim dan Sir Kostya Novoselov, itu adalah rumah bagi para pemimpin di bidangnya – sebuah komunitas spesialis penelitian yang memberikan penemuan transformatif. Keahlian ini dicocokkan dengan fasilitas terdepan £ 13 juta, seperti ruang bersih kelas 5 dan 6 terbesar di akademisi global, yang memberi NGI kemampuan untuk memajukan aplikasi industri yang mendasari di bidang-bidang utama termasuk: komposit, membran fungsional, bahan boring 2d-toromed, 2d-material yang berbasis 2D.
